【技术实现步骤摘要】
一种污水源热泵系统的优化设计方法
[0001]本专利技术涉及污水余热回收
，特别涉及一种污水源热泵系统的优化设计方法。
技术介绍
[0002]随着经济发展和城市化的快速推进，污水处理厂的排放标准不断提高。为了达到高排放的标准，往往是以高能耗投入为代价，这使污水处理厂不得不重视自身的能源回收，提高能源利用效率。污水源热泵技术可以回收污水中的余热资源，提高污水中的余热资源利用效率，减少温室气体排放，是城市污水处理厂实现减污降碳协同增效的重要手段之一。
[0003]对污水源热泵系统的设计做好优化，实现污水源热泵系统在多种工况范围内的高效运行，有助于提高污水源热泵系统的经济性。现有的污水源热泵系统在不同的地区建设、面对不同的供热需求时，其最优设计与运行参数均会发生改变。目前对污水源热泵系统进行设计时，通常基于某一固定的供暖热负荷和室外环境温度进行设计，这样得出的设计方案难以保证系统在环境温度变化导致的多工况下均能高效运行。此外，现有的一些方法在对污水源热泵系统的设计进行优化时存在一些问题，例如对影响系统运行性能的因素考...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种污水源热泵系统的优化设计方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、确定污水源热泵系统所包含的各设备的效率参数、污水源热泵系统的操作参数以及污水源热泵系统中的待优化设计变量；步骤2、根据污水源热泵系统在不同环境温度工况下的供热需求，设置污水源热泵系统的换热工质备选方案；步骤3、对污水源热泵系统进行流程模拟，建立步骤2中各个备选方案中换热工质的热力学循环流程计算模型，并利用建立的热力学循环流程计算模型计算得到各个备选方案中换热工质在不同温度、压力状态下的热力学性质，确定污水源热泵系统在运行工况下各个备选方案中换热工质的物性参数；步骤4、建立目标函数，并根据污水源热泵系统中各设备的能量平衡方程以及步骤1中待优化设计变量的约束条件，生成混合整数非线性规划模型；步骤5、对混合整数非线性规划模型进行求解，使目标函数在满足步骤4中约束条件内达到最小，最终确定污水源热泵系统中各设备的最优规模、在环境温度多工况下污水源热泵系统的最优换热工质以及各工况条件下的操作参数。2.根据权利要求1所述的污水源热泵系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤1中污水源热泵系统的设备至少包括压缩机、蒸发器和冷凝器。3.根据权利要求2所述的污水源热泵系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤1中待优化设计变量包括换热工质蒸发温度T
evap
、冷凝温度T
cond
、过热度T
sh
、过冷度T
sc
、压缩比ε、污水出口温度污水质量流量m
sewage
和换热工质质量流量m
wf
。4.根据权利要求3所述的污水源热泵系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤4中目标函数为污水源热泵系统的年化总成本TAC，TAC的计算公式为：TAC＝AF*ICC+AOC其中，AF为年化系数，ICC为污水源热泵系统的初始投资成本，AOC为污水源热泵系统的年运行成本；污水源热泵系统的初始投资成本ICC的计算公式为：其中，cost
comp
(s，i)为第i种换热工质在第s种环境温度工况下压缩机的成本，∑
i
a(i)＝1，a(i)为二进制变量，表示污水源热泵系统中第i种换热工质的选取情况，若选取则为1，不选则为0；cost
evap
(s，i)为第i种换热工质在第s种环境温度工况下蒸发器的成本，cost
cond
(s，i)为第i种换热工质在第s种环境温度工况下冷凝器的成本，cost
add
(s，i)为第i种换热工质在第s种环境温度工况下附加设备的成本；上述污水源热泵系统的年运行成本AOC的计算公式为：
其中，MC为污水源热泵系统的年维护成本；AOC
s
(s，i)为污水源热泵系统选用的第i种换热工质在第s种环境温度工况下的运行成本；f(s)为第s种环境温度工况的权重系数。5.根据权利要求1～4任一项所述的污水源热泵系统的优化设计方法，其特征在于：所述步骤4中能量平衡方程包括：不同环境温度工况下污水源热泵系统的实际供暖热负荷所对应的能量平衡方程：Q
bin
(s)＝Q
des
×
((HLET
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄雄虎，顾敦罡，楼宇航，陆嘉麒，张楠，李光辉，刘睿，
申请(专利权)人：浙江中凯瑞普环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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